基于AFM 的纸张表面微观形貌分析及表征

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2014.07.022

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2014, Vol. 42 ›› Issue (7): 138-144.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2014.07.022

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基于AFM 的纸张表面微观形貌分析及表征

陈港李小龙

华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州 510640

收稿日期:2014-03-13 修回日期:2014-04-17 出版日期:2014-07-25 发布日期:2014-06-01
通信作者: 陈港(1967-)，男，教授，博士生导师，主要从事造纸技术与特种纸研究． E-mail:papercg@scut.edu.cn
作者简介:陈港(1967-)，男，教授，博士生导师，主要从事造纸技术与特种纸研究．
基金资助:
国家“973”计划项目( 2010CB732206) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划项目( D08001Ⅲ)

Analysis and Characterization of Micro-Topography of Paper Surface Base on AFM

Chen Gang Li Xiao-long

State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2014-03-13 Revised:2014-04-17 Online:2014-07-25 Published:2014-06-01
Contact: 陈港(1967-)，男，教授，博士生导师，主要从事造纸技术与特种纸研究． E-mail:papercg@scut.edu.cn
About author:陈港(1967-)，男，教授，博士生导师，主要从事造纸技术与特种纸研究．
Supported by:
国家“973”计划项目( 2010CB732206) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划项目( D08001Ⅲ)

摘要/Abstract

摘要： 利用原子力显微镜( AFM) 获取纸张表面微观形貌数据，使用海伦公式对分形维数的算法进行优化，研究了纸张表面的分形特性及用分形维数表征纸张表面微观形貌的可行性．以不同范围和不同计算角度下的均方根粗糙度的标准差的平均值为研究纸张表面高度分布均匀性的参数，探讨了光泽涂布和真空镀铝对纸张表面微观形貌的影响．结果表明: 采用未优化的算法所计算的纸张表面分形维数超出了理论值，而用优化后的算法所得的分形维数在理论值范围内; 纸张表面具有分形特性，经算法优化后得出的分形维数可作为评价纸张表面微观形貌的参数，其值越大表示微观形貌越复杂; 纸张表面高度分布均匀性参数越小，表示高度分布越均匀; 当涂布量为3 g /m2 时，光泽涂布对纸张表面分形维数无影响，而表面高度分布均匀性参数从4.05 nm 降低至2.11 nm; 真空镀铝后，纸张表面分形维数从2.58 减小至2.21，且表面高度分布均匀性参数从2.54 nm 降低至0.78 nm．

关键词: 纸张, 分形维数, 形貌, 粗糙度

Abstract:

In this paper,the fractal characteristics of paper surface and the feasibility to use fractal dimension tocharacterize the micro-topography of paper surface are investigated through AFM to acquire the micro-topographydata and through Heron formula to optimize the algorithm on the fractal dimension.Then,the distribution homogeneityof surface height is evaluated with the average value of standard deviations of ＲMS roughness in differentscales and at different angles as parameter,and the effects of the gloss coating and the vacuum aluminizing onmicro-topography are discussed.The results show that ( 1) the fractal dimension based on the original algorithmexceeds the theoretical value while that based on the optimized algorithm is within the range of theoretical value;( 2) paper surface displays fractal characteristics and optimized fractal dimension can be used to characterize thesurface of micro-topography; ( 3) the higher fractal dimension is,the more complicated surface of micro-topographywill be; and ( 4) when a coating weight is 3 g /m2,the gloss coating do not affect the fractal dimension but causesthe homogeneity parameter of superficial height distribution to decrease from 4.05 nm to 2.11 nm,and the vacuumaluminizing causes the fractal dimension to decrease from 2.58 to 2.21.In addition,the homogeneity parameter ofsuperficial height distribution reduces from 2.54 nm to 0.78 nm．

Key words: paper, fractal dimension, topography, roughness

陈港李小龙. 基于AFM 的纸张表面微观形貌分析及表征[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(7): 138-144.

Chen Gang Li Xiao-long. Analysis and Characterization of Micro-Topography of Paper Surface Base on AFM[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2014, 42(7): 138-144.

[1]	周林仁, 李绍基, 陈兰. 表面粗糙度对混凝土对流换热影响的试验研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(7): 81-89.
[2]	陈松茂陈宇林鲁忠臣. 基于多参数协同耦合作用的熔融沉积填充速度优化控制研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(12): 53-60,68.
[3]	殷雨时范颖芳郭馨艳. 粗糙度对 FRP-混凝土界面黏结性能的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(5): 130-138.
[4]	成浩王晅张家生王启云. 粗糙度对红黏土与混凝土接触面循环剪切特性的影响 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(4): 146-152.
[5]	周照耀罗洁汉邹春华邹春芽. 热成形钢/T 型镀锌螺母的电容储能凸焊接头组织及性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2018, 46(10): 81-87.
[6]	高岩黄殷辉孟晓波廖永力李锐海. 模拟海洋大气下碳钢及镀锌钢的腐蚀产物演变[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(9): 135-141.
[7]	何亚峰卢文壮干为民 . 钛合金在不同溶液中的电化学腐蚀行为[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(6): 124-130.
[8]	何喆李建勇刘月明聂蒙樊文刚. 砂带虚拟形貌的建模[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(12): 85-91,105.
[9]	王文玺李建勇樊文刚刘月明. 砂带三维表面形貌特征量化评价方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(12): 14-22.
[10]	李小彭王雪运海萌高建卓. 三维分形固定结合面法向接触刚度的研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(1): 114-122.
[11]	孔金星邓飞赵威何宁. 冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(6): 89-95.
[12]	陶劲松杨亚帆李远华. 基于PLS 和SVM 的纸张抗张强度建模比较[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(7): 132-137.
[13]	殷小春汤邦曾文兵杨智韬瞿金平. 不同流场特性下的PS/HDPE共混物性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(10): 36-43.
[14]	黄祥. 各向异性表面生成算法及其应用[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(7): 1-6.
[15]	李智刘涛刘春雷. 基于激光和真空镀膜技术的集料细观构造评价[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(2): 88-93.

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